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精密加工

研削加工よりも高精度かつ加工時間が短い切削加工技術により、用途の拡大と生産コストの削減に貢献!

愛知県

高広工業株式会社

2020年3月23日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 高硬度材料の超精密切削加工技術の開発─研削レスの実現─
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 自動車、ロボット、産業機械、スマート家電、半導体、工作機械、光学機器
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(精度向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、環境配慮、低コスト化
キーワード 高精度、超精密、切削、工程短縮
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成23年度~平成25年度

プロジェクトの詳細

事業概要

半導体製造や工作機械に使われるサーボモーターは、位置決め高度化の要望から高速化高精度化が求められる。このため部品は研削加工されるが、研削は加工時間が長く、またミクロンレベルになるとドレス(目立て)のため寸法精度が安定しない。今回レーザーによる微細3次元刃具と超防振保持が可能な切削機を開発し、切削で研削以上の精度を目指す。自動車部品にも展開しグリーン工程(電力1/2)と加工コスト1/2を実現する

開発した技術のポイント

高硬度材を切削できる三次元形状刃先をナノパルスレーザーで成形する技術及び超防振保持と微動位置決めの刃物台を搭載した超精密切削機を開発し、精密サーボモーターの軸受部品に適応することで研削以上の精度を達成し、世界最小振れ精度の精密サーボモーターを実現する
(新技術)
研削以上の精度を達成できる、超精密切削加工技術
(新技術の特徴)
・ミクロンレベルの寸法精度が安定する
・全加工時間を従来の研削の1/2にできる
・電力費低減と産業廃棄物ゼロが実現する

具体的な成果

・高強度・高切削性工具の開発
‐欠けることなく面粗度0.05μmを達成する、切れ味と強度を両立する切削チップを開発した
・高剛性精密切削機の開発
‐機械本体における位置決めの高精度化、工具台における防振の実現、及び超精密切削に必要な環境整備(恒温間チャンバー)を行った
・切削条件の確立及び評価
‐精密サーボモーターの軸受と軸、精密減速機の回転部品、燃料噴射部品のバルブボディの基礎切削条件を確立した

知財出願や広報活動等の状況

学会発表「PcBN工具を用いた精密切削による焼入れ鋼研削レス仕上げに関する研究」精密工学会2011(共同発表)

研究開発成果の利用シーン

・切削性と強度を両立させる切削工具
・高硬度材超精密切削加工により難削材の精密切削が可能になる(研削から切削への置き換え、ステンレス系焼入れ鋼、硬質クロムメッキなど)。
・上記の切削チップと高剛性精密切削機を用いた、超精密切削加工

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・レーザ加工チップを軸の加工にも適用したところ、従来技術である研削よりも寸法精度、形状精度が安定することがわかった。
・展示会やメーカー訪問による調査から工作機械業界ではバックラッシュのない精密減速機に対するニーズが高いことが分かった。2社で使用を検討中であるが、コスト(ウォーム方式の1.5~2倍)がネックであり大きな広がりは見せていない。
・現材コストダウンの方法を検討中である(開発切削工具は刃先寿命が短くレーザー加工費を入れるとコスト高)。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

・切削精度向上による用途拡大と売上増加への貢献
‐強度と切削性に優れた切削チップ、位置決め精度の高い精密切削機、防振刃物台を利用することで、従来不可能であった高硬度材の超精密切削加工が実現された
‐精密サーボモーターや精密減速機など超精密加工が必要となる精密部品への適用が期待できる(工作機械業界、ロボット・FA業界)。
・加工時間短縮によるコスト削減
‐仕上げ加工を研削から切削に置き換えることで加工時間を1/5まで短縮可能
‐加工時間短縮と電気代節約で生産コストと温暖化ガス排出量の削減が可能となる。
‐開発中の精密減速機は通常の減速機より伝達効率が1.5倍と良いため省エネになる。

今後の実用化・事業化の見通し

・精密サーボモーターについては、軸、軸受ともに加工の目途は立ったが、用途がハードディスク関連であったため市場が縮小してしまった。
・精密減速機については構成部品のローラーに展開し精度、加工時間の要求を満たしたが刃先寿命が短かった。コーティングによる耐摩耗性向上を試みたがエッジが丸みを帯び切削性が劣化し現段階では適用を見送っている。
・自動車燃料噴射部品への適用は、形状的に切削工具が入らない部分もあり、その後の展開は進んでいない。

実用化・事業化にあたっての課題

・切削工具の刃先寿命伸長

事業化に向けた提携や連携の希望

工作機械メーカー、FA関連メーカー

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 高広工業株式会社
事業管理機関 公益財団法人名古屋産業科学研究所
研究等実施機関 株式会社オー・ケー・シー
あいち産業科学技術総合センター
国立大学法人名古屋工業大学
アドバイザー ・株式会社デンソー・株式会社ジェイテクト・新明和工業株式会社・住友電工株式会社

サポイン事業者 企業情報

企業名 高広工業株式会社(法人番号:1800-01-014833)
事業内容 精密部品加工、高速精密割出装置製造販売
社員数 68 名
本社所在地 〒457-0078 愛知県名古屋市南区塩屋町6-1
ホームページ http://www.takahiro.co.jp/
連絡先窓口 専務取締役 菅沼哲郎
メールアドレス soarer@takahiro.co.jp
電話番号 052-811-3116